KR20200018271A - 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

광디바이스 웨이퍼의 가공 방법 Download PDF

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마사히로 고바야시
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 광디바이스 칩의 광의 취출 효율을 향상시키는 것을 과제로 한다.
기판의 이면에서의 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 절삭 블레이드로 소정 깊이의 절삭홈을 형성하는 절삭홈 형성 공정과, 기판의 이면에 연마액을 공급하면서, 연마 패드에 의해 기판의 이면을 연마하는 연마 공정과, 기판의 이면측으로부터 절삭홈을 따라서, 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔의 집광점을 기판의 내부에 위치 설정하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스 칩으로 분할하는 분할 공정을 구비하고, 연마 공정에서는, 기판의 이면에 대하여 연마 패드를 소정의 힘으로 누르는 것에 의해 연마 패드를 절삭홈에 파고들게 하면서 연마함으로써, 절삭홈에서의 기판의 이면측의 모서리부에 경사면 또는 곡면을 형성하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.

Description

광디바이스 웨이퍼의 가공 방법{OPTICAL DEVICE WAFER PROCESSING METHOD}
본 발명은, 광디바이스 웨이퍼의 이면에 소정 깊이의 절삭홈을 형성한 후, 광디바이스 웨이퍼의 이면을 연마 패드로 연마하여, 연마후의 광디바이스 웨이퍼를 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode) 및 LD(Laser Diode) 등의 광디바이스 칩은, 조명 기구, 각종 전자 기기의 백라이트 등에 이용되고 있다. 이들 광디바이스 칩은, 예컨대 사파이어 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판 등의 결정 성장용 기판의 표면에 n형 및 p형 반도체층을 갖는 발광층이 적층된 광디바이스 웨이퍼를 개개로 분할함으로써 제조된다.
광디바이스 칩의 제조 방법으로서, 광디바이스 웨이퍼의 기판의 이면으로부터 소정 두께까지 분할 예정 라인을 따라서 개질층을 형성하고, 형성된 개질층을 따라서 광디바이스 웨이퍼를 광디바이스 칩으로 분할하고, 그 후 개질층이 제거될 때까지 분할 후의 광디바이스 칩의 이면을 연삭하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
그런데, LED 및 LD 등의 광디바이스 칩에는, 보다 휘도를 높게 하는 것이 요구된다. 휘도를 향상시키기 위해서는, 발광층의 광효율, 광의 취출 효율 등을 향상시킬 필요가 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-86161호 공보
특허문헌 1에 기재된 가공 방법에 의해 제조되는 광디바이스 칩의 기판은, 기판의 표면 및 이면에 대하여 수직인 측면을 갖는 직방체 형상이 된다. 그 때문에, 발광층으로부터 기판측으로 출사된 광은, 기판의 측면에서 전반사하는 비율이 비교적 높고, 전반사를 반복하는 중에 기판 내부에서 광이 감쇠되어 버리기 때문에, 기판으로부터 발광층측으로 취출되는 광의 취출 효율이 저하되기 쉽다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 광디바이스 칩의 광의 취출 효율을 향상시킴으로써 광디바이스 칩의 휘도를 향상시키는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일양태에 의하면, 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역 각각에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법으로서, 상기 기판의 이면에서의 상기 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 절삭 블레이드로 소정 깊이의 절삭홈을 형성하는 절삭홈 형성 공정과, 상기 기판의 상기 이면에 연마액을 공급하면서, 연마 패드에 의해 상기 기판의 상기 이면을 연마하는 연마 공정과, 상기 기판의 상기 이면측으로부터 상기 절삭홈을 따라서, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔의 집광점을 상기 기판의 내부에 위치 설정하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과, 상기 기판에 외력을 부여하여 상기 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스 칩으로 분할하는 분할 공정을 구비하고, 상기 연마 공정에서는, 상기 기판의 상기 이면에 대하여 상기 연마 패드를 소정의 힘으로 누르는 것에 의해 상기 연마 패드를 상기 절삭홈에 파고들게 하면서 연마함으로써, 상기 절삭홈에서의 상기 기판의 상기 이면측의 모서리부에 경사면 또는 곡면을 형성하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 연마 패드는, 쇼어 경도(타입 A)가 50 이상 90 이하인 폴리우레탄에 의해 구성되어 있는 연질의 연마 패드이다.
본 발명에 관한 광디바이스 웨이퍼의 연마 공정에서는, 연마 패드를 절삭홈에 파고들게 하면서 연마함으로써, 절삭홈에서의 기판의 이면측의 모서리부에 경사면 또는 곡면을 형성한다. 이것에 의해, 광디바이스 웨이퍼로부터 분할된 광디바이스 칩은, 절삭홈에 대응하는 모서리부에 경사면 또는 곡면을 갖는다.
이 광디바이스 칩에서는, 광디바이스로부터 기판의 내부에 입사한 광의 일부가 경사면 또는 곡면으로부터 외부로 빠지기 때문에, 절삭홈의 이면측의 모서리부가 직각인 기판에 비하여, 기판의 내부에서 광이 감쇠하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 기판으로부터 광디바이스측으로 취출되는 광의 취출 효율을 향상시켜, 광디바이스 칩의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 1의 (A)는 광디바이스 웨이퍼의 사시도이며, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 I-I 단면도.
도 2는 보호 부재 접착 공정(S10)을 나타내는 사시도.
도 3은 절삭홈 형성 공정(S20)을 나타내는 사시도.
도 4는 절삭홈 형성 공정(S20) 후의 광디바이스 웨이퍼 및 보호 부재의 일부의 단면도.
도 5는 연마 공정(S30)을 나타내는 사시도.
도 6의 (A)는 연마 공정(S30)에서의 연마 패드 및 광디바이스 웨이퍼의 일부 단면 측면도이며, 도 6의 (B)는 연마 공정(S30) 후의 광디바이스 웨이퍼의 일부 단면도.
도 7은 개질층 형성 공정(S40)을 나타내는 사시도.
도 8은 개질층 형성 공정(S40) 후의 광디바이스 웨이퍼의 일부 단면도.
도 9는 프레임 유닛 형성 공정(S50)을 나타내는 사시도.
도 10의 (A)는 기판의 분할 전의 상태를 나타내는 도면이며, 도 10의 (B)는 기판의 분할 후의 상태를 나타내는 도면.
도 11은 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법의 플로우차트.
도 12의 (A)는 절삭홈의 모서리부가 경사면인 광디바이스 칩의 단면도이며, 도 12의 (B)는 절삭홈의 모서리부가 곡면인 광디바이스 칩의 단면도.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일양태에 관한 실시형태에 관해 설명한다. 도 1의 (A)는 광디바이스 웨이퍼(19)의 사시도이며, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 I-I 단면도이다. 광디바이스 웨이퍼(19)는, 원반형으로 형성된 사파이어 기판인 기판(11)을 갖는다.
또, 기판(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대, 기판(11)으로서, 사파이어 기판 대신에, 탄화규소(SiC) 기판, 질화갈륨(GaN) 기판 등의 반도체 기판을 이용할 수도 있다.
기판(11)의 표면(11a) 상에는, 에피택셜 성장법 등의 결정 성장법에 의해 형성된 광디바이스(15)가 설치되어 있다. 광디바이스(15)는, 예컨대 n형 및 p형 반도체층을 포함하는 발광층과, 이들 반도체층에 전압을 인가하는 전극을 포함한다. 또, 광디바이스(15)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에 제한은 없다.
광디바이스(15)는, 격자형으로 배치된 복수의 분할 예정 라인(스트리트)(13)에 의해 구획된 복수의 영역 각각에 마련되어 있다. 분할 예정 라인(13)은, 소정의 폭으로 기판의 표면에 격자형으로 형성되어 있고, 각 광디바이스(15) 사이에 위치한다.
기판(11)의 표면(11a)과는 반대측의 면은, 외부에 노출되어 있는 기판(11)의 이면(11b)이다. 기판(11)의 이면(11b)은, 광디바이스 웨이퍼(19)의 이면이기도 하다. 또, 본 실시형태에서는, 광디바이스(15)의 기판(11)과는 반대측의 면을 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)으로 칭한다.
다음으로, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)에 보호 부재(21)를 접착하는 보호 부재 접착 공정(S10)을 설명한다. 도 2는, 보호 부재 접착 공정(S10)을 나타내는 사시도이다.
본 실시형태에서는, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)에, 광디바이스 웨이퍼(19)와 동등한 직경을 갖는 수지제의 보호 부재(21)를 접착한다. 보호 부재(21)를 마련함으로써, 후술하는 가공 공정에서의 광디바이스(15)의 손상을 방지할 수 있다.
보호 부재 접착 공정(S10) 후, 기판(11)의 이면(11b)에 절삭홈(17)을 형성한다(절삭홈 형성 공정(S20)). 도 3은, 절삭홈 형성 공정(S20)을 나타내는 사시도이며, 도 4는, 절삭홈 형성 공정(S20) 후의 광디바이스 웨이퍼(19) 및 보호 부재(21)의 일부의 단면도이다.
절삭홈(17)은, 절삭 장치(30)를 이용하여 형성할 수 있다. 절삭 장치(30)는, 광디바이스 웨이퍼(19)를 흡인 유지하는 척테이블(32)을 구비한다. 척테이블(32)은, 모터 등의 회전 기구(도시하지 않음)와 연결되어 있고, Z축 방향에 대략 평행한 회전축의 둘레에서 회전할 수 있다. 또한, 척테이블(32)의 하측에는 테이블 이동 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 척테이블(32)은, 이 테이블 이동 기구에 의해 X축 방향(가공 이송 방향)으로 이동한다.
척테이블(32)의 상면의 일부는, 보호 부재(21)를 통해 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측을 흡인 유지하는 유지면으로 되어 있다. 또, 도 3에서는, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측에 위치하는 광디바이스(15)를 파선으로 나타낸다.
척테이블(32)의 유지면은, 척테이블(32)의 내부에 형성된 흡인로(도시하지 않음) 등을 통해 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인원의 부압을 유지면에 작용시킴으로써, 광디바이스 웨이퍼(19)가 척테이블(32)에 의해 흡인 유지된다.
또한, 절삭 장치(30)는, 기판(11)을 절삭 가공하기 위한 절삭 수단(절삭 유닛)(34)을 더 구비한다. 절삭 수단(34)에 인접한 위치에는, 광디바이스 웨이퍼(19)를 촬상하기 위한 카메라(촬상 수단)(38)가 설치되어 있다. 촬상된 광디바이스 웨이퍼(19)의 화상은, 광디바이스 웨이퍼(19)와 절삭 수단(34)의 위치 맞춤 등에 이용된다.
절삭 수단(34)은, Y축 방향(인덱싱 이송 방향)과 대략 평행한 회전축이 되는 스핀들(도시하지 않음)과, 이 스핀들을 부분적으로 수용하는 통형의 스핀들 하우징(34a)을 갖는다. 스핀들 하우징(34a)은, 소위 에어 베어링에 의해 스핀들을 회전 가능하게 지지할 수 있다.
절삭 수단(34)은, 스핀들의 일단측에 연결된 모터를 포함하는 회전 구동원(도시하지 않음)을 더 갖는다. 또한, 절삭 수단(34)은, 스핀들 하우징(34a)의 외부에 노출되어 있고 스핀들의 회전 구동원과는 반대측에 위치하는 타단측에 고정된 원환형의 블레이드 마운트(도시하지 않음)를 갖는다.
블레이드 마운트의 스핀들과는 반대측에는, 소위 허브형의 절삭 블레이드(36)가 장착되어 있다. 본 실시형태의 절삭 블레이드(36)는, 원환형의 베이스(34b)와, 이 베이스(34b)의 외주에 설치된 원환형의 절삭날(34c)을 갖는다. 절삭날(34c)은, 예컨대 금속이나 수지 등의 본드재(결합재)에, 다이아몬드나 CBN(Cubic Boron Nitride) 등의 지립을 혼합하여 형성된다.
베이스(34b)의 블레이드 마운트와는 반대측에는 마운트 너트(34d)가 설치되어 있다. 베이스(34b)의 양면을 마운트 너트(34d)와 블레이드 마운트 사이에 끼워 넣음으로써, 마운트 너트(34d), 베이스(34b) 및 블레이드 마운트는 일체적으로 고정되어 있다. 또한, 베이스(34b)와 스핀들이란, 볼트 등의 고정 수단에 의해 회전 가능한 양태로 일체적으로 고정되어 있다.
절삭홈 형성 공정(S20)에서는, 우선 광디바이스 웨이퍼(19)에 접착된 보호 부재(21)를 척테이블(32)의 유지면에 접촉시켜, 흡인원의 부압을 작용시킨다. 이것에 의해, 광디바이스 웨이퍼(19)는, 기판(11)의 이면(11b)측이 상측에 노출된 상태로 척테이블(32)에 흡인 유지된다.
그리고, 절삭 블레이드(36)를 고속으로 회전시키면서 절삭 수단(34)을 척테이블(32)을 향해 하강시켜, 절삭 블레이드(36)의 절삭날(34c)의 바닥부가 기판(11)의 표면(11a)에는 도달하지 않는 소정 깊이에 대응하도록, 절삭날(34c)의 위치를 조절한다.
다음으로, 절삭날(34c)의 절입 깊이를 유지한 채로, 절삭 수단(34)과 척테이블(32)을 X축 방향을 따라서 상대적으로 이동시킨다. 이것에 의해, X축 방향을 따르는 1개의 분할 예정 라인(13)의 일단으로부터 타단까지, 기판(11)에 소정 깊이의 절삭홈(17)을 형성한다(도 4를 참조).
분할 예정 라인(13)의 타단까지 절삭홈(17)을 형성한 후, 절삭 수단(34)을 Y축 방향으로 이동시킨다. 그리고, 전술한 1개의 분할 예정 라인(13)에 Y축 방향으로서 인접한 다른 분할 예정 라인(13)의 일단에서부터 타단까지 동일하게 절삭홈(17)을 형성한다.
X축 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(13)을 따라서 절삭홈(17)을 형성한 후, 회전 기구에 의해 척테이블(32)을 90도 회전시켜, 다시 동일하게 X축 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(13)을 따라서 절삭홈(17)을 형성한다.
이것에 의해, 이면(11b)측의 분할 예정 라인(13)에 대응하는 모든 영역에 소정 깊이의 절삭홈(17)을 형성한다. 또, 절삭 블레이드(36)의 절삭날(34c)의 커프폭(kerf width)(즉, 절삭홈(17)의 폭)은, 예컨대 10 μm 이상 100 μm 이하의 소정의 값이며, 본 실시형태의 커프폭은 분할 예정 라인(13)의 폭과 대략 일치한다.
절삭홈(17) 형성 후의 기판(11)은, 절삭홈(17)의 이면(11b)측에 모서리부(17a)를 갖는다. 즉, 기판(11)은 이면(11b)에서의 절삭홈(17)의 가장자리인 모서리부(17a)를 갖는다. 모서리부(17a)는 절삭홈(17)에 의해 형성되어 있는 기판(11)의 이면(11b)측의 모서리부이기도 하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 절삭홈(17) 형성 직후의 모서리부(17a)는 직각 형상이다.
절삭홈 형성 공정(S20) 후, 연마 장치에 의해 기판(11)의 이면(11b)을 연마한다(연마 공정(S30)). 도 5는, 연마 공정(S30)을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 6의 (A)는, 연마 공정(S30)에서의 연마 패드(54d) 및 광디바이스 웨이퍼(19)의 일부 단면 측면도이며, 도 6의 (B)는, 연마 공정(S30) 후의 광디바이스 웨이퍼(19)의 일부 단면도이다.
연마 공정(S30)에서는, 도 5에 도시되는 연마 장치(50)를 이용하여 기판(11)의 이면(11b)을 연마한다. 연마 장치(50)는, 광디바이스 웨이퍼(19)를 지지하는 척테이블(52)을 구비한다. 이 척테이블(52)은, 모터 등의 회전 기구(도시하지 않음)와 연결되어 있고, Z축 방향에 대략 평행한 회전축의 둘레에서 고속으로 회전할 수 있다.
척테이블(52)은, 원반형의 다공질판(52a)을 상면측에 구비하고 있고, 다공질판(52a)의 상면은, 보호 부재(21)를 통해 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측을 흡인 유지하는 유지면(52b)으로 되어 있다.
이 유지면(52b)은, 척테이블(52)의 내부에 형성된 흡인로(52c) 및 흡인로(52d) 등을 통해 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 흡인원의 부압을 유지면(52b)에 작용시킴으로써, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측이 척테이블(52)에 의해 흡인 유지된다.
연마 장치(50)는, 척테이블(52)에 대향하는 위치에 연마 수단(연마 유닛)(54)을 더 구비하고 있다. 연마 수단(54)은, Z축 방향에 대략 평행한 회전축의 둘레에서 회전하는 스핀들(54a)을 갖는다. 이 스핀들(54a)은, 승강 기구(도시하지 않음)에 의해 승강된다. 스핀들(54a)의 하단측에는 원반형의 휠마운트(54b)가 고정되어 있다.
휠마운트(54b)의 하면에는, 휠마운트(54b)와 대략 동일한 직경의 지지 플레이트(54c)가 장착되어 있다. 지지 플레이트(54c)는, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 형성되어 있다.
지지 플레이트(54c)의 하면에는, 지지 플레이트(54c)와 대략 동일한 직경의 연마 패드(54d)가 접착되어 있다. 본 실시형태의 연마 패드(54d)는, 지립을 함유하지 않는 폴리우레탄(즉, 우레탄 수지)에 의해 구성되어 있다. 연마 패드(54d)는, ISO7619에 준거한 듀로미터 타입 A로 측정되는 경도(즉, 쇼어 경도(타입 A))가 50 이상 90 이하인 연질의 연마 패드이다.
또, 쇼어 경도(타입 A)가 낮을수록 연마 패드(54d)는 부드럽고, 쇼어 경도(타입 A) 50은, 본 실시형태에서의 기판(11)을 연마하기에 적합한 최소의 경도이다. 또한, 쇼어 경도(타입 A)가 높을수록 연마 패드(54d)는 딱딱하고, 쇼어 경도(타입 A) 90은, 본 실시형태의 절삭홈(17)에 연마 패드(54d)가 파고들기에 적합한 최대의 경도이다.
연마 패드(54d), 지지 플레이트(54c), 휠마운트(54b) 및 스핀들(54a)은, 회전 가능한 양태로 일체적으로 고정되어 있고, 각각의 내부를 회전축을 따라서 직선형으로 관통하도록 연마액 공급로(56)가 설치되어 있다. 연마 시에는, 연마액 공급로(56)의 단부에 위치하는 연마 패드(54d)의 개구(56a)로부터 연마액(58)이 공급된다. 연마액(58)으로는, 예컨대 지립과 연마 촉진제와 물을 포함하는 혼합물이 사용된다. 지립은, 예컨대 알루미나 입자, 다이아몬드 입자, CBN 입자이다.
연마 공정(S30)에서는, 우선 척테이블(52)의 유지면(52b)에 의해 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측을 흡인 유지한다. 그리고, 연마 수단(54)과 척테이블(52)을 소정의 방향으로 회전시키면서 연마 수단(54)을 척테이블(52)을 향해 하강시킨다. 또한, 연마 패드(54d)의 개구(56a)로부터 기판(11)의 이면(11b)에, 지립을 포함하는 연마액(58)을 공급한다.
연마 패드(54d)의 하면은, 기판(11)의 이면(11b)에 회전하면서 접촉하여, 이 이면(11b)을 연마한다. 이때, 이면(11b)에 대하여 연마 패드(54d)를 소정의 힘으로 누르는 것에 의해, 연마 패드(54d)를 절삭홈(17)에 파고들게 하면서 이면(11b)을 연마한다. 연질의 연마 패드(54d)가 절삭홈(17)의 이면(11b)측의 모서리부(17a)에 접촉하고, 모서리부(17a)는 연마된다(도 6의 (A)를 참조).
예컨대, 연마 수단(54)을 750 rpm으로, 척테이블(52)을 745 rpm으로 각각 회전시키면서, 이면(11b)에 대하여 연마 패드(54d)를 240 N의 힘(하중)으로 누르는 것에 의해, 연마 패드(54d)를 절삭홈(17)에 파고들게 하면서 이면(11b)을 연마할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 연마 패드(54d)는 지립을 갖지 않기 때문에, 예컨대 지립과 연마 촉진제와 물을 포함하는 연마액(58)을 공급한다. 또, 연마 패드(54d)가 지립을 갖는 경우에는, 연마 촉진제와 물을 포함하고 또한 지립을 포함하지 않는 연마액(58)을 공급해도 좋다.
본 실시형태에서는, 연마 공정(S30)에 의해, 절삭홈(17)의 이면(11b)측의 모서리부(17a)에 경사면을 형성한다. 이 경사면은, 예컨대 이면(11b)으로부터 절삭홈(17)의 깊이 위치의 1/100까지, 1/10까지 또는 1/2까지 연속적으로 형성된다. 또한, 모서리부(17a)의 형상은 경사면에 한정되지 않고, 곡면이어도 좋다.
일례로서, 기판(11)의 두께가 420 μm인 경우에, 절삭홈(17)의 깊이는 110 μm이며, 커프폭은 30 μm 이상 35 μm 이하이다. 또한, 절삭홈(17)의 모서리부(17a)에 형성되는 경사면 또는 곡면은, 기판(11)의 이면(11b)으로부터 1.3 μm의 깊이까지 형성된다.
모서리부(17a)에 경사면 또는 곡면을 설치하는 것에 의해, 기판(11)의 모서리부(17a)가 직각인 경우에 비하여, 기판(11)의 내부에서 광이 전반사하여 감쇠하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 기판(11)으로부터 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측으로 취출되는 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
연마 공정(S30) 후, 이면(11b)측으로부터 분할 예정 라인(13)을 따라서 레이저빔(L)을 조사하여, 기판(11)의 내부에 개질층(13a)을 형성한다(개질층 형성 공정(S40)). 도 7은, 개질층 형성 공정(S40)을 나타내는 사시도이다. 도 8은, 개질층 형성 공정(S40) 후의 광디바이스 웨이퍼(19)의 일부 단면도이다.
개질층 형성 공정(S40)에서는, 예컨대 도 7에 도시되는 레이저 가공 장치(60)를 이용하여 개질층(13a)을 형성할 수 있다. 레이저 가공 장치(60)는, 광디바이스 웨이퍼(19)를 흡인 유지하는 척테이블(62)을 구비하고 있다.
척테이블(62)의 하측에는, 테이블 이동 기구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 척테이블(62)은, 이 테이블 이동 기구에 의해 X축 방향(가공 이송 방향) 및 Y축 방향(인덱싱 이송 방향)을 따라서 이동한다.
척테이블(62)의 상면의 일부는, 광디바이스 웨이퍼(19)에 접착된 보호 부재(21)를 흡인 유지하는 유지면으로 되어 있다. 이 유지면에는, 척테이블(62)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음) 등을 통해 흡인원(도시하지 않음)의 부압이 작용하고, 보호 부재(21)를 흡인하기 위한 흡인력이 발생한다.
척테이블(62)의 상측에는, 레이저 가공 유닛(64)이 배치되어 있다. 레이저 가공 유닛(64)에 인접한 위치에는, 광디바이스 웨이퍼(19)를 촬상하기 위한 카메라(촬상 수단)(66)가 설치되어 있다. 촬상된 광디바이스 웨이퍼(19)의 화상은, 광디바이스 웨이퍼(19)와 레이저 가공 유닛(64)의 위치 맞춤 등에 이용된다.
레이저 가공 유닛(64)은, 레이저 발진기(도시하지 않음)로부터 출사된 레이저빔(L)의 집광점을 기판(11)의 내부에 위치 설정하도록, 레이저빔(L)을 기판(11)의 소정의 위치에 조사(照射)한다. 레이저 발진기는, 기판(11)에 대하여 투과성을 갖는 파장(즉, 기판(11)을 투과하는 파장)의 레이저빔(L)을 출사할 수 있도록 구성되어 있다.
개질층 형성 공정(S40)에서는, 우선 광디바이스 웨이퍼(19)에 접착된 보호 부재(21)를 척테이블(62)의 유지면에 접촉시켜, 흡인원의 부압을 작용시킨다. 이것에 의해, 광디바이스 웨이퍼(19)는, 이면(11b)측이 상측에 노출된 상태로 척테이블(62)에 흡인 유지된다.
다음으로, 광디바이스 웨이퍼(19)를 유지한 척테이블(62)을 이동 및 회전시킴으로써, 분할 예정 라인(13)을 가공 이송 방향에 맞추고, 레이저 가공 유닛(64)을 분할 예정 라인(13)의 단부에 맞춘다. 그리고, 레이저 가공 유닛(64)으로부터 기판(11)의 이면(11b)을 향해 레이저빔(L)을 조사하면서, 척테이블(62)을 가공 대상의 분할 예정 라인(13)에 평행한 방향으로 이동시킨다. 즉, 기판(11)의 이면(11b)측으로부터 분할 예정 라인(13)을 따라서 레이저빔(L)을 조사한다.
이때, 레이저빔(L)의 집광점의 위치를 기판(11)의 내부에 맞춘다. 이것에 의해, 레이저빔(L)의 집광점 근방에 다광자 흡수가 생기기 때문에, 분할 예정 라인(13)을 따르는 개질층(13a)을 형성할 수 있다(도 8을 참조).
본 실시형태에서는, 소정의 방향을 따르는 1개의 분할 예정 라인(13)의 일단으로부터 타단까지 레이저빔(L)을 조사함으로써, 이 1개의 분할 예정 라인(13)을 따르는 소정의 깊이 위치에 개질층(13a)을 형성한다(1회의 레이저빔(L)의 주사).
또한, 집광점의 깊이 위치를 바꿔, 전술한 1회의 레이저빔(L)의 주사를 복수회 행한다. 이것에 의해, 1개의 분할 예정 라인(13)을 따라서 상이한 깊이 위치에 복수의 개질층(13a)을 형성한다.
다음으로, 척테이블(62)을 90도 회전시켜, 전술한 1개의 분할 예정 라인(13)에 교차하는 다른 분할 예정 라인(13)의 일단에서부터 타단까지, 전술한 1개의 분할 예정 라인(13)과 동일하게, 상이한 깊이 위치에 복수의 개질층(13a)을 형성한다. 이와 같이 하여, 모든 분할 예정 라인(13)을 따라서 개질층(13a)이 형성된다.
또한, 개질층(13a)과 함께, 절삭홈(17)의 바닥부(17b)에 가장 가까운 개질층(13a)으로부터 절삭홈(17)의 바닥부(17b)까지 이르는 크랙(13b)과, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)에 가장 가까운 개질층(13a)에서부터 표면(19a)까지 이르는 크랙(13b)이 형성된다.
개질층 형성 공정(S40) 후, 익스팬드 테이프(23)에 기판(11)의 이면(11b)측과 고리형의 프레임(25)을 접착하여, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측의 보호 부재(21)를 박리한다(프레임 유닛 형성 공정(S50)). 도 9는, 프레임 유닛 형성 공정(S50)을 나타내는 사시도이다.
프레임 유닛 형성 공정(S50)에서는, 우선 기판(11)의 이면(11b)이 노출되도록, 금속으로 형성된 고리형의 프레임(25) 및 기판(11)을 대 위에 배치한다. 이때, 프레임(25)의 개구 내에 기판(11)이 배치된다. 그리고, 프레임(25) 및 기판(11)의 이면(11b)에, 광디바이스 웨이퍼(19)보다 직경이 크고 신축성을 갖는 익스팬드 테이프(23)를 접착한다.
이것에 의해, 광디바이스 웨이퍼(19)는, 익스팬드 테이프(23)를 통해 프레임(25)에 지지된다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)으로부터 보호 부재(21)를 박리하여, 프레임 유닛 형성 공정(S50)을 종료한다.
프레임 유닛 형성 공정(S50) 후, 광디바이스 웨이퍼(19)의 기판(11)에 외력을 부여하여 광디바이스 웨이퍼(19)를 개개의 광디바이스 칩(29)으로 분할한다(분할 공정(S60)). 도 10의 (A)는, 기판(11)의 분할 전의 상태를 나타내는 도면이며, 도 10의 (B)는, 기판(11)의 분할 후의 상태를 나타내는 도면이다.
분할 공정(S60)은, 도 10의 (A)에 도시되는 분할 장치(70)를 이용하여 실행할 수 있다. 분할 장치(70)는, 광디바이스 웨이퍼(19)의 직경보다 큰 직경을 갖는 원통형의 드럼(72)을 구비한다. 또한, 분할 장치(70)는, 드럼(72)의 상단부를 외주측으로부터 둘러싸도록 설치된 프레임 지지대(74)를 구비한다.
프레임 지지대(74)는, 드럼(72)의 직경보다 큰 직경의 개구를 갖고 있고, 드럼(72)은 이 개구 내에 배치되어 있다. 또한, 프레임 지지대(74)의 외주측의 복수 개소에는 클램프(76)가 설치되어 있다. 프레임 지지대(74)와 클램프(76)는 프레임 유지 유닛(78)을 구성하고 있다.
프레임 지지대(74) 위에 프레임 유닛(27)을 얹고, 클램프(76)로 프레임 유닛(27)의 프레임(25)을 고정하면, 프레임 유닛(27)이 프레임 유지 유닛(78)에 고정된다.
프레임 지지대(74)는, 수직 방향을 따라서 신장하는 복수의 피스톤 로드(82)에 의해 지지된다. 각 피스톤 로드(82)의 하단부에는, 원반형의 베이스(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있고, 피스톤 로드(82)를 승강시키는 에어 실린더(84)가 설치되어 있다. 각 에어 실린더(84)를 인입 상태로 하면, 프레임 지지대(74)가 드럼(72)에 대하여 인하된다. 이와 같이, 피스톤 로드(82) 및 에어 실린더(84)는 구동 수단(구동 유닛)(80)을 구성하고 있다.
분할 공정(S60)에서는, 우선 분할 장치(70)의 드럼(72)의 상단의 높이와, 프레임 지지대(74)의 상면의 높이가 일치하도록, 에어 실린더(84)를 작동시켜 프레임 지지대(74)의 높이를 조절한다.
다음으로, 프레임 유닛(27)을 분할 장치(70)의 드럼(72) 및 프레임 지지대(74) 위에 얹는다. 그 후, 클램프(76)로 프레임 지지대(74) 위에 프레임 유닛(27)의 프레임(25)을 고정한다.
다음으로, 에어 실린더(84)를 작동시켜 프레임 지지대(74)를 드럼(72)에 대하여 인하한다. 그렇게 하면, 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 익스팬드 테이프(23)가 외주 방향으로 확장된다.
익스팬드 테이프(23)가 외주 방향으로 확장되면, 분할 예정 라인(13)을 따라서 형성된 개질층(13a)을 기점으로 광디바이스 웨이퍼(19)가 복수의 광디바이스 칩(29)으로 분할되고, 또한, 광디바이스 칩(29)끼리의 간격이 넓어진다. 이것에 의해, 광디바이스 칩(29)끼리 X-Y 평면 방향에서 멀어지기 때문에, 개개의 광디바이스 칩(29)의 픽업이 용이해진다.
본 실시형태에 관한 광디바이스 웨이퍼(19)의 가공 방법은, 전술한 보호 부재 접착 공정(S10), 절삭홈 형성 공정(S20), 연마 공정(S30), 개질층 형성 공정(S40), 프레임 유닛 형성 공정(S50) 및 분할 공정(S60)의 순으로 행해진다. 도 11은, 광디바이스 웨이퍼(19)의 가공 방법의 플로우차트이다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 광디바이스 웨이퍼(19)의 가공 방법에 의해 제조된 광디바이스 칩(29)에 관해 설명한다. 도 12의 (A)는, 절삭홈(17)의 모서리부(17a)가 경사면인 광디바이스 칩(29)의 단면도이며, 도 12의 (B)는, 절삭홈(17)의 모서리부(17a)가 곡면인 광디바이스 칩(29)의 단면도이다.
광디바이스 칩(29)은, 전술한 절삭홈 형성 공정(S20) 및 연마 공정(S30)에서 형성된 모서리부(17a)에 경사면(도 12의 (A)) 또는 곡면(도 12의 (B))을 갖는다. 모서리부(17a)가 경사면이 되는지 곡면이 되는지는, 예컨대 연마 패드(54d)의 딱딱함, 연마 공정(S30)에서 연마 패드(54d)를 누르는 힘 등에 따라 결정된다.
연마 패드(54d)는, 지립을 갖는 것보다 지립을 갖지 않는 편이, 경도는 낮아진다(즉, 보다 부드러워진다). 연마 패드(54d)가 부드러울수록, 연마 패드(54d)는 연마 공정(S30)에서 절삭홈(17)에 인입되기 쉬워지므로, 절삭홈(17)의 모서리부(17a)에 경사면 또는 곡면을 형성하기 쉬워진다.
그 때문에, 지립을 갖는 연마 패드(54d)보다, 지립을 갖지 않는 연마 패드(54d)를 이용하는 편이 바람직하다. 또, 전술한 연마 패드(54d)의 쇼어 경도(타입 A)는, 50 이상 80 이하로 해도 좋고, 50 이상 70 이하로 해도 좋고, 50 이상 60 이하로 해도 좋다.
광디바이스(15)로부터 기판(11) 내부에 입사한 광의 일부는, 경사면 또는 곡면의 모서리부(17a)로부터 외부로 빠진다. 그 때문에, 기판(11)의 이면(11b)측의 모서리부(17a)가 직각인 경우에 비하여, 광디바이스(15)의 기판(11) 내부에서 광이 전반사하여 감쇠하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 기판(11)으로부터 광디바이스 웨이퍼(19)의 표면(19a)측으로 취출되는 광의 취출 효율을 향상시켜, 광디바이스 칩(29)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
기타, 상기 실시형태에 관한 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적으로 하는 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11 : 기판 11a : 표면
11b :이면 13 : 분할 예정 라인(스트리트)
13a : 개질층 13b : 크랙
15 : 광디바이스 17 : 절삭홈
17a : 모서리부 17b : 바닥부
19 : 광디바이스 웨이퍼 19a : 표면
21 : 보호 부재 23 : 익스팬드 테이프
25 : 프레임 27 : 프레임 유닛
29 : 광디바이스 칩 30 : 절삭 장치
32 : 척테이블 34 : 절삭 수단(절삭 유닛)
34a : 스핀들 하우징 34b : 베이스
34c : 절삭날 34d : 마운트 너트
36 : 절삭 블레이드 38 : 카메라(촬상 수단)
50 : 연마 장치 52 : 척테이블
52a : 다공질판 52b : 유지면
52c, 52d : 흡인로 54 : 연마 수단(연마 유닛)
54a : 스핀들 54b : 휠마운트
54c : 지지 플레이트 54d : 연마 패드
56 : 연마액 공급로 56a : 개구
58 : 연마액 60 : 레이저 가공 장치
62 : 척테이블 64 : 레이저 가공 유닛
66 : 카메라(촬상 수단) 70 : 분할 장치
72 : 드럼 74 : 프레임 지지대
76 : 클램프 78 : 프레임 유지 유닛
80 : 구동 수단(구동 유닛) 82 : 피스톤 로드
84 : 에어 실린더 L : 레이저빔

Claims (2)

  1. 기판의 표면에 격자형으로 형성된 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역 각각에 광디바이스가 형성된 광디바이스 웨이퍼를 상기 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 기판의 이면에서의 상기 분할 예정 라인에 대응하는 영역에 절삭 블레이드로 미리 정해진 깊이의 절삭홈을 형성하는 절삭홈 형성 공정과,
    상기 기판의 상기 이면에 연마액을 공급하면서, 연마 패드에 의해 상기 기판의 상기 이면을 연마하는 연마 공정과,
    상기 기판의 상기 이면측으로부터 상기 절삭홈을 따라서, 상기 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저빔의 집광점을 상기 기판의 내부에 위치 설정하여 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정과,
    상기 기판에 외력을 부여하여 상기 광디바이스 웨이퍼를 개개의 광디바이스 칩으로 분할하는 분할 공정
    을 포함하고,
    상기 연마 공정에서는, 상기 기판의 상기 이면에 대하여 상기 연마 패드를 미리 정해진 힘으로 누르는 것에 의해 상기 연마 패드를 상기 절삭홈에 파고들게 하면서 연마함으로써, 상기 절삭홈에서의 상기 기판의 상기 이면측의 모서리부에 경사면 또는 곡면을 형성하는 것을 특징으로 하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마 패드는, 쇼어 경도(타입 A)가 50 이상 90 이하인 폴리우레탄에 의해 구성되어 있는 연질의 연마 패드인 것을 특징으로 하는 광디바이스 웨이퍼의 가공 방법.
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